太阳能电池前电极银浆改性研究

【摘要】：能源与环境危机的压力,使市场对高效率、低成本的太阳能电池的需求越发迫切。本文着重对晶硅太阳能电池的前电极银浆进行了改性研究,包括添加低熔点金属Bi和Sn对普通银浆烧结电极导电率、接触电阻影响的研究；对电极烧结工艺影响的研究；并通过计算模拟就相关参数对太阳电池性能的影响进行了分析。 研究发现,在普通太阳电池前电极银浆中掺入添加5%wt Bi,可使其烧结温度由800℃降低到750℃,同时获得较好的电学性能,包括方阻由7.2mΩ/□降低到6.5mΩ/□；比接触电阻达到10-4Ω·cm2量级。添加金属Bi可以提高了Ag在交界面的沉积量,但也会增加玻璃相得含量。5%wt Bi的添加量,可以获得Ag沉积量同玻璃层厚度间的较好匹配,提高接触界面质量。研究结果表明,Sn添加量为1%wt的银浆的烧结温度可以降低,但电学性能没有提高,在750℃获得7.3mΩ/□的方阻与原银浆相当；而当参入量超过1%wt时,烧结后栅线的电学性能成下降趋势。这是由于Sn与Ag形成了导电性能较差的合金相,掩盖了烧结浆料致密度提高对降低栅线体电阻的作用,过多的减少了导电相Ag从而使电学性能下降。通过PC1D仿真模拟,就发射极电阻和在烧结过程中受到影响的少子寿命、表面复合速率对电池性能的影响经行了模拟分析。发射极电阻在0.14Ω以下时对Pmax影响显著,呈线性关系,而对Isc不敏感；在模型中太阳能电池主要参数与少子寿命正相关,最大功率等随少子寿命增加而增加,同时少子寿命对太阳能电池的影响作用逐渐减小,电池的稳定性提高；前后表面复合率降低都有利于提高开路电压和短路电流,获得高的转化效率,当复合速率在10000cm/s时,背表面复合速率的影响远大于前表面复合速率的影响。 【关键词】：银浆 比接触电阻 方阻 铋 锡 模拟
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 太阳能与光伏利用概述8-9
• 1.2 太阳能电池发电原理9-11
• 1.2.1 光生伏特效应9-11
• 1.2.2 太阳能电池转化效率11
• 1.3 晶硅太阳电池前电极制备工艺11-14
• 1.3.1 晶硅太阳能电池前电极工艺12-13
• 1.3.2 晶硅太阳能电池丝网应刷及烧结工艺13-14
• 1.4 太阳能电池前电极用银浆14-15
• 1.5 本文研究目的及内容15-17
• 第二章 太阳能电池前电极电学性能测试原理与方法17-28
• 2.1 四点探针法测量薄层电阻(方阻)17-19
• 2.2 太阳能电池前电极比接触电阻19-27
• 2.2.1 金属半导体接触原理19-21
• 2.2.2 太阳能电池前电极欧姆接触形成机理21-23
• 2.2.3 传输线法(TML)测量比接触电阻23-26
• 2.2.4 传输线法测量装置构建26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 太阳能电池银浆低熔点金属改性研究28-42
• 3.1 引言28
• 3.2 实验方法及步骤28-29
• 3.2.1 浆料的制备28-29
• 3.2.2 试样的制备29
• 3.2.3 试样的测试29
• 3.3 实验结果与讨论29-41
• 3.3.1 原银浆热重分析29-30
• 3.3.2 添加低熔点金属锡(Sn)对前电极电学性能的影响与讨论30-33
• 3.3.3 添加低熔点金属铋(Bi)对前电极性能的影响与讨论33-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 前电极及衬底材料电学性能对太阳能电池影响的计算模拟分析42-50
• 4.1 太阳能电池仿真物理基础42-43
• 4.2 太阳能电池模型43-44
• 4.3 太阳能电池模拟软件44-45
• 4.4 太阳能电池模拟分析45-49
• 4.4.1 前电极电阻对电池效率的影响模拟45-47
• 4.4.2 少子寿命对电池效率的影响模拟47
• 4.4.3 表面复合速率对电池参数的影响的模拟47-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 结论与展望50-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-57
• 附录57-59
• 攻读学位期间的研究成果59

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